地月空间信息网络链路分配算法研究

在设计拓扑时,如何分配每颗卫星上有限的通信终端建立通信链路,构建一个性能良好的网络拓扑,成为了一个重要的研究问题。以平均月球中继卫星到地面站路径距离最小为优化目标,以卫星携带的通信终端数目、月球中继卫星与地面站的连通性为约束条件,提出了基于竞争决策思想的链路分配算法(Link Assignment Algorithm based on Competitive Decision, LAA-CD)和基于模拟退火法的链路分配算法(Link Assignment Algorithm based on Simulated Annealing,LAA-SA),并与贪婪算法进行对比。仿真结果表明,LAA-CD和LAA-SA算法下所得拓扑的平均月球中继卫星到地面站距离均小于贪婪算法,且LAA-CD算法能够有效降低算法的时间复杂度。进一步对比了两种星座,发现相比拉格朗日轨道卫星星座,在月球极轨道卫星星座下所得拓扑具有更小的平均距离,为空间信息网络分配提供技术支撑。     

ESA为地球探索者计划遴选出3项任务概念

正2018年9月13日,中国科学院国家空间科学中心杨震在第三十一届全国空间探测学术研讨会上作了题为"一种通用星际中继通信卫星星座"的大会报告,介绍了在地球与火星之间的日心轨道上部署6颗卫星组成激光中继通信与导航卫星星座,面向私有企业和中小国家用户需求,为金星到小行星带乃至木星轨道范围内各类深空飞行器提供完整覆盖的商     

采用简单太阳翼指向控制的IGSO星座设计

在对以地球静止轨道（GEO）卫星为基础的全球覆盖通信星座的设计中,提出一种特殊的倾斜地球同步轨道（IGSO）星座,该星座中的卫星可采用与GEO卫星相同的太阳翼对日指向策略,避免了IGSO卫星为实现太阳翼对日指向采用偏航控制而引起的卫星设计复杂性和研制成本的增加。采用网格法对该星座的覆盖特性进行分析计算,结果表明这种IGSO星座可应用于单重覆盖或极区覆盖的任务,而3颗IGSO与3颗GEO卫星共同使用时可实现95%以上的全球通信覆盖率。     

基于引力场不对称性的三体系统轨道自主导航

以月球背面的中继通信为背景,提出了基于三体系统引力场不对称特性的星–星测距自主定轨方案。该方案以环月极轨卫星和地–月L2点Halo轨道卫星组成中继通信网,以实现对月球两极和背面的覆盖。通过采集极轨卫星与Halo轨道卫星的测距信息,结合卡尔曼滤波在日–地–月动力学模型下获得两颗卫星的绝对轨道。数值仿真结果表明:本文方法能将导航的位置精度和速度精度分别提高到百米和厘米/秒量级。该自主导航方法还可以扩展到不规则引力场小天体附近星群运动的自主导航。     

国外跟踪与数据中继卫星一瞥

跟踪与数据中继卫星，以其较大覆盖转发地球站对中、低轨道航天器的跟踪测控信号，并对中、低轨道航天器发回地面的数据。图像、话音等信息，进行实时、连续中继等优势，逐渐成为发展航天技术越来越重要的项目。美俄跟踪与数据中继卫星早已组网运行，并在发展后续系统；欧空局和日本在这种卫星的发展上以其新思路和技术途径，大有后来居上之趋势。近年各有关国家的数据中继卫星都在研制中，但美国军用数据中继卫星发射了第二代的第一颗（SDS－2），这是一种大椭圆“闪电型”轨道卫星，用于KH系列成像侦察等卫星中继数据。1989年和1992年发…     

数据中继卫星的频率和轨道

描述了典型数据中继卫星系统的通信链路;给出了这些系统在用的和计划使用的无线电频谱;讨论了影响数据中继卫星频段选择的因素。为了防止其他中继卫星系统对一个中继卫星系统的有害干扰,可以使用如频率错开、极化分辨、经度分离,甚至采用伪码分辨的方法。     

欧空局欲改变通信领域发展途径

□□为建立独立完善的航天体系,提高对航天器的轨道覆盖和测控能力,解决载人航天的实时通信,以及增强中低轨道对地观测卫星的应用效果及效率,欧空局和日本紧随美国和俄罗斯,积极发展自己的跟踪与数据中继卫星系统。经过10多年的努力,日本于2002年9月13日发射了它的第1颗“数据中继试验卫星”(DRTS-1),为其先进地球观测卫星-2(ADEOS-2)提供数据中继服务。而欧空局虽然早于日本在2001年7月12日发射了“阿蒂米斯”(Artemis)数据中继卫星,但却因阿里安-5火箭上面级发生故障将其置入了一条错误的椭圆轨道。经过欧空局地面控制中心18个月的挽…     

“嫦娥4号”中继星任务分析与系统设计

作为"嫦娥4号"任务的重要组成部分,中继星将为着陆器和巡视器提供中继通信支持。不同于其它月球探测器,中继星首次选择了绕地月L2平动点运行的晕(Halo)轨道以保证对月球背面的着陆器和巡视器提供连续的中继通信服务,面临诸多技术挑战。在对中继星任务特点进行分析的基础上,梳理了研制中的技术难题,包括使命轨道的选择、使命轨道的到达和长期维持、中继通信体制选择等,并提出了解决方案。中继星的总体设计方案概述也在文中给出。     

中继卫星支持海量航天器在轨测控技术

目前中低轨的卫星在轨测控主要基于地面测控设备,当管理的在轨卫星数量持续增加时,需要不断地建设新的测控站或增加测控设备,同时由于地球遮挡限制,一个地面测控站的测控范围只占一颗卫星运行弧段的很小部分,集中在国内建设的地面测控站无法解决轨道全弧段覆盖难题。地球静止中继卫星系统的高覆盖特性和多址服务能力为近地卫星在轨测控提供了空间和频域的多重复用能力,文章从中继链路性能、多目标服务项目、多目标服务能力、覆盖特性等方面进行了详细分析,结果表明在现有的管理模式下,3颗具有多址能力的中继卫星就能管理中国目前在轨的和今后一段时间发射的所有近地卫星,这将显著降低在轨卫星对地面测控设备的需求。同时,中继多址测控服务模式可以克服现有在轨卫星管理时间域集中和应急能力差的缺陷,为卫星用户提供更多的服务手段,满足不同在轨卫星管理和使用要求,大幅提升在轨卫星的安全性和使用效率。     

欧洲数据中继卫星的光通信系统评价

未来欧洲数据中继卫星拟采用光技术建立高数据率通信链路。欧洲一些空间研究机构对波长10.6μm的CO_2激光器和波长0.8～1.3μm的半导体激光器的光学技术进行了几年的深入研究,许多关健部件获得了重要技术成果。     

“嫦娥4号”中继星中继通信方案研究与分析

中继通信系统是"嫦娥4号"中继星的主载荷和完成任务的关键,须采用合理可行的技术方案,对"嫦娥4号"中继星中继通信系统的方案进行了研究和分析,并给出了设计难点和解决方案,通过Matlab进行了仿真验证,仿真结果表明:提出的解决方案能满足中继星通信要求。     

欧洲永久性轨道站的组成部分——数据中继卫星

最近批准的欧洲数据中继卫星初步计划,是建立欧洲数据中继卫星系统的第一步,该系统计划90年代后期投入使用。系统由两颗卫星组成,可同时覆盖85～100％的用户卫星轨道。     

"天问一号"着陆中继通信系统设计与验证

"天问一号"火星探测任务是中国通过一次发射,实现对火星"绕、落、巡"的探测任务.火星探测任务的进入、下降及着陆段(Entry,Descent and Landing,EDL)是整个任务过程中最为重要的环节之一.基于该过程中继通信任务特点,介绍了"天问一号"火星探测器为适应EDL段通信任务时序复杂、高自主性、黑障现象以及...     

月球背面探测任务多目标协同控制模式设计

月球背面探测需要中继卫星提供中继通信支持,实现地面测控网对月面探测器的控制。为解决月球背面探测任务过程中和环月探测卫星等多个航天器目标的相互控制及其与地面测控网之间的复杂协同控制问题,提出了协同控制关联目标描述方法,明确了控制目标和上行路由的概念和确定原则、上行路由测控网资源分配原则,设计了基于时间窗口的中继测控资源分配方法、多目标协同控制的标称计划模式、遥操作规划模式和上行控制模式。经过"嫦娥4号"天地大回路无线联试和"鹊桥"中继卫星在轨飞行证明,设计是合理可行的。     

航天简讯

美国国家侦察局终止“光学数据中继卫星体系”计划□□由于美国国会大量削减国家侦察局(NRO)对“光学数据中继卫星体系”(ORCA)计划的2005年预算申请,NRO决定终止ORCA计划,这意味着NRO将继续依靠现有的数据中继卫星。ORCA计划价值数十亿美元,任务是将NRO侦察卫星星座搜集的大量数据中继传输到地面情报机构,它是空军“转型卫星”(T-Sat)通信系统的对应部分。NRO将逐渐加强对现有数据中继卫星星座进行升级的力度,购买更多的中继卫星。此外,NRO也计划利用T-Sat进行数据中继传输。T-Sat在2005财年的预算也遭到削减,从7.75亿美元…     

路由算法在LEO通信星座构型优化中的应用

低轨(LEO,Low Earth Orbit)通信星座的特殊功能决定了其构型优化需要综合考虑成本、覆盖和路由性能等因素.以往的研究往往忽略了路由性能,导致优化得到的构型不能很好的满足要求.首先给出了两个意义明确的星座路由性能的评价指标,然后通过将它们作为目标函数进行仿真,验证了其优化必要性和评价有效性.最后利用多目标遗传算法实现了星座的构型优化.仿真结果显示,将路由算法加入到星座的构型优化中,在仅对星座构型参数进行微调的前提下,不仅满足了成本、覆盖等基本要求,而且星座的路由性能大大提高.     

中继卫星系统支持中/低轨航天器飞行测控任务技术研究

随着中继测控终端小型化和高增益、宽波束天线技术的发展, 特别是中国后续 中继卫星将具备S频段多址服务能力, 使得依靠中继卫星系统实现航天器飞行 测控和所有在轨卫星的日常管理成为可能. 通过分析中继测控支持中/低轨 道卫星在轨测控的能力、优势和基于中继测控实现卫星发射弹道优化策略, 提出了定向天线中继终端应急测控方法. 研究结果表明, 中继卫星系统能够为航天器飞行任务从发射、入轨到在轨管理提供测控服务, 特别是基于多址 服务能力的中继卫星系统从数量上完全满足中国在轨卫星的测控需求, 测控效率和应急能力将得到明显提升.      

卫星星座述评

<正> 在卫星的各种实际应用中,包括通信、导航、预警、测地、侦察和气象等,都希望在轨道上同时有几颗卫星,组成卫星群或称卫星星座。通常主张用三颗静止轨道卫星组成星座来覆盖地面,但是实际上这种星座只能覆盖低纬度和中纬度区域,不能覆盖高纬度地区,特别是地球两极区域。     

遗传算法在通信卫星轨道优化设计中的应用

大椭圆通信卫星的发展，既是对传统通信卫星的有力补充，又可以为验证大椭圆轨道通信卫星技术提供平台，具有十分重要的意义。为解决重点区域24小时实时通信覆盖问题，提出了一种改进的遗传算法以寻求卫星组网的最优轨道参数设计。分析了星座的轨道面及相位布置，设计了个体编码方式并提出了改进算法性能的保优算子。仿真结果表明：提出的算法能够寻求到最优星座方案，该方案可为目标区域提供24小时实时通信，且算法的收敛速度快、稳定性好。     

欧洲通信卫星和国际海事卫星C开始商用移动通信业务

欧洲通信卫星组织的欧洲通信跟踪(Euteltrace)系统和国际海事卫星C,分别在1991年1月2日和4日开始商用移动通信。主要目的是比较两个系统特性,所以都采用卫星作为通信中继。欧洲通信跟踪系统采用Ku波段;国际海事卫星C用L波段。前者覆盖欧洲,后者用于全球通信。一旦投入实用,则成为移动通信的一次革命。欧洲通信卫星覆盖在东欧到西欧地面车辆α数字双向通信和定位